JP2022530137A - 潤滑剤組成物、およびグアニジウム系イオン液体の潤滑剤添加剤としての使用 - Google Patents
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Abstract
Description
潤滑基油、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属に基づく少なくとも1つの過塩基性清浄剤、及び、
0.01%~10%を占める1種又は複数種の界面活性剤化合物
を備える、船舶用エンジンの潤滑剤組成物を開示している。
少なくとも1種の基油;
少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
中性および過塩基性清浄剤の中から選択され、ASTM D2896によって測定される全塩基価(Total Base Number)が20~450mgKOH/gである、少なくとも1種の清浄剤(Det)。
30.0~99.95%を占める少なくとも1種の基油;
0.05~15.0%を占める少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
ここで「%」は、組成物の総重量と比較したときのその成分の重量として定義される。
[CAT+][X-] ・・・(I)
ここで[X-]は1つ又は複数の陰イオン種を表し、[CAT+]は式(II)で表されるカチオンの中から選択される:
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C30の直鎖または分岐アルキル基、C3-C8のシクロアルキル基、C6-C12のアリール基、またはC7-C12のアラルキル基の中から選択され、任意で、酸素原子および/または窒素原子を含む官能基で置換され、
あるいは(R3,R4)または(R5,R6)のいずれか2つの組合せが一緒になってメチレン鎖-(CH2)p-を形成し、pは2~5の整数である。
R1、R2は、それぞれ独立して、H、またはC1-C6の直鎖もしくは分岐アルキル基の中から選択され、
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C6の直鎖または分岐アルキル基の中から選択される。
a)カルボキシレート(Ra-COO-)であって、Raは1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、カルボキシレート;
b)アルコレート(RaRbHCO-)であって、Raは1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、Rbは、H、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、アルコレート;
c)ヒドロキシカルボキシレート(HO-Rc-COO-)であって、Rcは1-30個の炭素原子を含むアルキレン及びアルケニレン基、6-30個の炭素原子を含むアリーレン基、7-30個の炭素原子を含むアラルキレン基の中から選択される二価基であり、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、ヒドロキシカルボキシレート。
グアニジウム系イオン液体は、グアニジウムカチオンと、有機又は無機のアニオンと、の塩である。好ましくは、グアニジウム系イオン液体は、グアニジウムカチオンと、有機アニオンと、の塩である。
[CAT+][X-] ・・・(I)
ここで、[CAT+]はグアニジウムイオンを表し、[X-]は1種又は複数種のアニオン種を表す。
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C30の直鎖または分岐アルキル基、C3-C8のシクロアルキル基、C6-C12のアリール基、またはC7-C12のアラルキル基の中から選択され、任意で、酸素原子および/または窒素原子を含む官能基で置換され、
あるいは(R3,R4)または(R5,R6)のいずれか2つの組合せが一緒になってメチレン鎖-(CH2)p-を形成し、pは2~5の整数である。
・R3=R4=R5=R6=-CH3
・R3=R4=R5=R6=-CH2-CH3
a)カルボキシレート Ra-COO-;
b)アルコレート RaRbHCO-;
c)ヒドロキシカルボキシレート HO-Rc-COO-;
d)[HSO4]-、[SO4]2-、[RaOSO2O]-の中から選択されるサルフェートアニオン;
e)[HSO3]-、[SO3]2-、[RaOSO2]-の中から選択されるサルファイトアニオン;
f)[RaSO2O]-の中から選択されるスルホネートアニオン;
g)[(RaSO2)2N]-の中から選択されるスルホンイミドアニオン;
h)[H2PO4]-、[HPO4]2-、[PO4]3-、[RaOPO3]2-、[(RaO)2PO2]の中から選択されるホスフェートアニオン;
i)[H2PO3]-、[HPO3]2-、[RaOPO2]2-、[(RaO)2PO]-の中から選択されるホスファイトアニオン;
j)[RaPO3]2-、[RaP(O)(ORa)O]-の中から選択されるホスホネートアニオン;
k)[(RaSO2)3]-の中から選択されるメチドアニオン;
l)ビスオキサラトボレート、ビスマロナトボレートの中から選択されるボレートアニオン;
m)3,5-ジニトロ-1,2,4-トリアゾレート、4-ニトロ-1,2,3-トリアゾレート、2,4-ジニトロイミダゾレート、4,5-ジニトロイミダゾレート、4,5-ジシアノ-イミダゾレート、4-ニトロイミダゾレート、テトラゾレートの中から選択されるアゾレートアニオン;
n)チオ炭酸塩(例えば、[RaOCS2])、チオカルバメート(例えば、[Ra2NCS2]-)、チオカルボキシレート(例えば、[RaCS2]-)、チオホスフェート(例えば、[(RaO)2PS2]-)、チオスルホネート(例えば、[RaS(O)2S]-)、およびチオサルフェート(例えば、[RaOS(O)2S]-)の中から選択される硫黄含有アニオン;そして、
o)ナイトレート([NO3]-)アニオンまたはナイトライト([NO2]-)アニオン。
a)カルボキシレート(Ra-COO-)であって、Raは1~30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6~30個の炭素原子を含むアリール基、7~30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、カルボキシレート;
b)アルコレート(RaRbHCO-)であって、Raは、1~30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6~30個の炭素原子を含むアリール基、7~30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、Rbは、H、1~30個の炭素原子を含むアルキルおよびアルケニル基、6~30個の炭素原子を含むアリール基、7~30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、アルコレート;
c)ヒドロキシカルボキシレート(HO-Rc-COO-)であって、Rcは1~30個の炭素原子を含むアルキレン及びアルケニレン基、6~30個の炭素原子を含むアリーレン基、7~30個の炭素原子を含むアラルキレン基の中から選択される二価基であり、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、ヒドロキシカルボキシレート。
本発明はまた、上記で開示したグアニジウム系イオン液体を、潤滑油(つまり潤滑剤)組成物中で添加剤として使用することに関する。
・30.0~99.95%を占める少なくとも1種の基油;
・0.05~15.0%を占める、上記で定義された、少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
パーセンテージは、組成物の総重量と比較した成分の重量によって定義される。
・50.0~99.0%を占める少なくとも1種の基油;
・1.0~10.0%を占める、上記で定義された少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
パーセンテージは、組成物の総重量と比較した成分の重量によって定義される。
・少なくとも1種の基油;
・上記で定義された少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
・ASTM D2896に従って測定される全塩基価が20~450mgKOH/gである中性および過塩基性の清浄剤の中から選択される少なくとも1種の清浄剤。
・30.0~94.0%を占める少なくとも1種の基油;
・0.05~15%を占める、上記で定義された少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
・1~35%を占める、ASTM D2896に従って測定される全塩基価が20~450mgKOH/gである中性および過塩基性の清浄剤の中から選択される少なくとも1種の清浄剤;
パーセンテージは、組成物の総重量と比較した成分の重量によって定義される。
・50~90%を占める少なくとも1種の基油;
・1~10%を占める、上記で定義された少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体;
・5~35%を占める、ASTM D2896に従って測定される全塩基価が20~450mgKOH/gである中性および過塩基性の清浄剤の中から選択される少なくとも1種の清浄剤;
パーセンテージは、組成物の総重量と比較した成分の重量によって定義される。
通常、本発明による潤滑油組成物は、第1の成分として、潤滑粘度(lubricating viscosity)の油を含み、この油は「基油」とも呼ばれる。本明細書で使用される基油は、現在知られているまたはその後に発見された任意の油であり得、その潤滑粘度は、以下の用途(applications)のいずれかのための潤滑油組成物を配合する際に使用される潤滑粘度である。上記用途には、例えば、エンジン油、船舶用シリンダ油、機能性流体(油圧油、ギア油など)、伝達流体(例えば、自動伝達流体、タービン潤滑剤、トランクピストンエンジンオイル、コンプレッサ潤滑剤、金属加工潤滑剤など)、およびその他の潤滑油およびグリース組成物などが含まれる。
上記のイオン液体は、潤滑剤組成物において清浄剤の役割を果たす。それらによれば、より少量の金属清浄剤の使用を可能とするという利点がある。それ故に、本発明に従って使用されるイオン液体は、低硫黄燃料組成物および高硫黄燃料組成物を中和する能力を有する組成物へのアクセスを与える(give access)が、いずれの場合も、それらは堆積物の形成を回避する。本発明によれば、イオン液体は、当該イオン液体のクラスに属さない少なくとも1種の清浄剤(好ましくは少なくとも1種の金属清浄剤)と組み合わせて好ましく使用される。
任意で、組成物の高温での粘度および低温での粘度の両方を増加させる役割を有する1種または複数種の増粘添加剤、または粘度指数(VI)を改善する添加剤によって、上記基油の全部または一部を置換することが可能である。
本開示は、上述したように、基油と、上記で定義されたグアニジウム系イオン液体と、任意で添加剤とを、混合するステップを含む、潤滑剤組成物(特に、船舶用潤滑剤)を生産する方法を提供する。
上記で開示された成分は、以下の特徴を有利に有する組成物を提供するように配合される。
本出願はまた、エンジン(好ましくは船舶用エンジン)を潤滑するために、上記のように定義されたグアニジウム系イオン液体を使用することに関する。具体的には、本発明は、2ストローク船舶用エンジンおよび4ストローク船舶用エンジン(より好ましくは2ストローク船舶用エンジン)を潤滑するために、上記のように定義されたグアニジウム系イオン液体を使用することに関する。
この測定は、実施例に正確に記載されたエンタルピー試験法によって測定される中和有効性指数(neutralization effectiveness index)によって特徴付けられ、発熱中和反応の進行は、塩基性部位を含む潤滑剤が硫酸の存在下に置かれた場合に観察される温度の上昇の程度によってモニタリングされる。
攪拌し冷却しながら、1151.8g(10mol,1.00eq)の1,1,3,3-テトラメチルグアニジンを0℃下で1.5Lのメタノールにゆっくりと加えた。溶液が室温(RT)まで冷却されたときに、ピストンポンプを使用して、1442.1g(10mol,1.00eq)の2-エチルヘキサン酸を、4時間にわたって冷却しつつ、ゆっくりと加えた。反応混合物の温度は常に20℃未満に保たれた。添加の完了後、反応混合物を室温でさらに24時間撹拌し、その後、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンまたは2-エチルヘキサン酸のいずれかを添加することにより溶媒のpHをpH9に調整した。得られた混合物を精製(purify)するために、活性炭(50g)を加え、それをさらに室温で13時間撹拌した。活性炭をガラスフィルターフリットで濾過し、溶媒を38℃下かつ減圧下で蒸発させ、僅かに黄色がかった油を35℃でさらに乾燥させ、含水量が0.1%未満となるまで、1×10-2mbarの真空下で36時間乾燥させた。このときの測定は、カールフィッシャー滴定によって行われた。
基油1:ASTM D7279に従って測定される40℃での粘度が120cStの、600NSと呼ばれるグループIの鉱油
清浄剤1:ASTM D2896に従って測定されるTBNが250mgKOH/gのフェネート
清浄剤2:ASTM D2896に従って測定されるTBNが250mgKOH/gのサリチレート
この例では、硫酸に対する潤滑剤の中和の有効性を測定できるエンタルピーテストについて説明する。これは、反応速度論つまり反応速度を動的に監視することで、定量化することができる。
中和効果指数=Sref/Smes × 100
上記の方法により本発明に係る潤滑剤の有効性指数(effectiveness indices)を計算するために、我々は、BN25(ASTM D-2896によって測定したもの。)の2ストローク船舶用エンジンのシリンダ油について測定された中和反応時間を、参照用として採用することを選択した。この参照用のシリンダ油には、本発明に係る清浄剤添加剤は含まれていない。このオイルは、15℃での密度が880~900Kg/m3の鉱物基油(mineral base)から得られる。250mgのKOH/gに相当するBNを有するカルシウムサリチレート、消泡剤、及び250mgのKOH/gに相当するBNを有するカルシウムフェネートを含む濃縮物を、この基油に加える。当該濃縮物を加える量は、BN25mgKOH/gの潤滑剤を得るのに必要な量だけである。このようにして得られた潤滑剤は、100℃での粘度が12.5~16.3mm2/sである。このオイル(Hrefと呼ばれる。)の中和反応時間は約100秒で、その中和効果指数(neutralization effectiveness index)は100に固定される。
この実施例は、25mgKOH/gの一定のBNにおける配合物(formulation)に対する、本発明に係る添加剤の影響を説明する。参照サンプルは、本発明に係るIL1を含まない、BNが25mgKOH/gのものであり、前の実施例で参照用としたHrefに相当する。
本発明に係る潤滑剤組成物の耐熱性は、老化した油に対してECBT試験を実施することによって評価される。
Claims (22)
- 潤滑剤組成物中の清浄剤としての、グアニジニウムをベースとしたイオン液体の使用。
- 請求項1に記載の使用であって、船舶用エンジンを潤滑するための使用。
- 請求項1または2に記載の使用であって、前記グアニジニウムをベースとしたイオン液体が式(I):
[CAT+][X-] ・・・(I)
ここで[X-]は1つ又は複数の陰イオン種を表し、[CAT+]は式(II)で表されるカチオンの中から選択される:
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C30の直鎖または分岐アルキル基、C3-C8のシクロアルキル基、C6-C12のアリール基、またはC7-C12のアラルキル基の中から選択され、任意で、酸素原子および/または窒素原子を含む官能基で置換され、
あるいは(R3,R4)または(R5,R6)のいずれか2つの組合せが一緒になってメチレン鎖-(CH2)p-を形成し、pは2~5の整数である、
に対応している、使用。 - 請求項3に記載の使用であって、式(II)において:
R1、R2は、それぞれ独立して、H、C1-C6の直鎖または分岐アルキル基の中から選択され、
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C6の直鎖または分岐アルキル基の中から選択される、使用。 - 請求項3から5のいずれか一つに記載の使用であって、[X-]は以下のa)~c):
a)カルボキシレート(Ra-COO-)であって、Raは1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、カルボキシレート;
b)アルコレート(RaRbHCO-)であって、Raは、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、Rbは、H、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、アルコレート;
c)ヒドロキシカルボキシレート(HO-Rc-COO-)であって、Rcは1-30個の炭素原子を含むアルキレン及びアルケニレン基、6-30個の炭素原子を含むアリーレン基、7-30個の炭素原子を含むアラルキレン基の中から選択される二価基であり、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、ヒドロキシカルボキシレート、
の中から選択される、使用。 - 請求項6に記載の使用であって、[X-]は、2-エチルヘキサノエート、2-ヒドロキシプロパノエート、tert-アミルフェノレート、イソオクチルフェノレート、またはジオクチルアミノフェノレートの中から選択される、使用。
- 30.0-99.95%を占める少なくとも1種の基油と、
0.05-15.0%を占める少なくとも1種のグアニジウム系イオン液体と、
を備え、ここで「%」は、組成物の総重量と比較したときのその成分の重量として定義される、
潤滑剤組成物。 - 請求項8に記載の潤滑剤組成物であって、中性および過塩基性清浄剤の中から選択され、ASTM D2896によって測定される全塩基価が20~450mgKOH/gである、少なくとも1種の清浄剤(Det)を含む、潤滑剤組成物。
- 請求項9に記載の潤滑剤組成物であって、当該潤滑剤組成物の総重量に対して1~35重量%を占める、中性および過塩基性清浄剤を含む、潤滑剤組成物。
- 請求項8から10のいずれか一つに記載の潤滑剤組成物であって、潤滑剤組成物の総重量に対する、グアニジウム系イオン液体の重量%が、油溶性のグアニジウム系イオン液体によって提供される代替BNが、当該潤滑剤組成物のBNのうちの少なくとも3%を占めるように、選択される、潤滑剤組成物。
- 請求項8から11のいずれか一つに記載の潤滑剤組成物であって、ASTM D2896によって測定される全塩基価(Total Base Number:TBN)の値が5mgKOH/gを上回る、潤滑剤組成物。
- 請求項8から12のいずれか一つに記載の潤滑剤組成物であって、100℃での動粘度が5.6mm2/s以上かつ21.9mm2/s以下である、潤滑剤組成物。
- 請求項8から13のいずれか一つに記載の潤滑剤組成物であって、前記グアニジウム系イオン液体が式(I)に対応している:
[CAT+][X-] ・・・(I)
ここで[X-]は1つ又は複数のアニオンを表し、[CAT+]は式(II)で表されるカチオンの中から選択される:
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C30の直鎖または分岐アルキル基、C3-C8のシクロアルキル基、C6-C12のアリール基、またはC7-C12のアラルキル基の中から選択され、任意で、酸素原子および/または窒素原子を含む官能基で置換され、
あるいは(R3,R4)または(R5,R6)のいずれか2つの組合せが一緒になってメチレン鎖-(CH2)p-を形成し、pは2~5の整数である、
潤滑剤組成物。 - 請求項14に記載の潤滑剤組成物であって、[X-]は以下のa)~c):
a)カルボキシレート(Ra-COO-)であって、Raは1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、カルボキシレート;
b)アルコレート(RaRbHCO-)であって、Raは、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、Rbは、H、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、アルコレート;
c)ヒドロキシカルボキシレート(HO-Rc-COO-)であって、Rcは1-30個の炭素原子を含むアルキレン及びアルケニレン基、6-30個の炭素原子を含むアリーレン基、7-30個の炭素原子を含むアラルキレン基の中から選択される二価基であり、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、ヒドロキシカルボキシレート、
の中から選択される、潤滑剤組成物。 - 2ストローク船舶用エンジン及び4ストローク船舶用エンジン(より好ましくは2ストローク船舶用エンジン)を潤滑する方法であって、当該方法は、請求項8から15のいずれか一つに記載の潤滑剤組成物を前記船舶用エンジンに適用することを含む、方法。
- 内燃機関(とりわけ船舶用エンジン)において、堆積物の形成を抑制し、及び/又は制限し、及び/又は防止し、及び/又は遅延させる方法、あるいは、内部部品に既に存する堆積物を低減する方法であって、グアニジウム系イオン液体を適用することを含む、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記グアニジウム系イオン液体が、式(I):
[CAT+][X-] ・・・(I)
ここで[X-]は1つ又は複数の陰イオン種を表し、[CAT+]は式(II)で表されるカチオンの中から選択される:
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C30の直鎖または分岐アルキル基、C3-C8のシクロアルキル基、C6-C12のアリール基、またはC7-C12のアラルキル基の中から選択され、任意で、酸素原子および/または窒素原子を含む官能基で置換され、
あるいは(R3,R4)または(R5,R6)のいずれか2つの組合せが一緒になってメチレン鎖-(CH2)p-を形成し、pは2~5の整数である、
で表される、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、式(ii)において、
R1、R2は、それぞれ独立して、H、またはC1-C6の直鎖もしくは分岐アルキル基の中から選択され、
R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立して、C1-C6の直鎖または分岐アルキル基の中から選択される、方法。 - 請求項18から20のいずれか一つに記載の方法であって、[X-]は以下のa)~c):
a)カルボキシレート(Ra-COO-)であって、Raは1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、カルボキシレート;
b)アルコレート(RaRbHCO-)であって、Raは、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、Rbは、H、1-30個の炭素原子を含むアルキル及びアルケニル基、6-30個の炭素原子を含むアリール基、7-30個の炭素原子を含むアラルキル基の中から選択され、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、アルコレート;
c)ヒドロキシカルボキシレート(HO-Rc-COO-)であって、Rcは1-30個の炭素原子を含むアルキレン及びアルケニレン基、6-30個の炭素原子を含むアリーレン基、7-30個の炭素原子を含むアラルキレン基の中から選択される二価基であり、任意で酸素原子および/または窒素原子を含む官能基により置換される、ヒドロキシカルボキシレート、
の中から選択される、方法。 - 請求項21に記載の方法であって、[X-]は、2-エチルヘキサノエート、2-ヒドロキシプロパノエート、tert-アミルフェノレート、イソオクチルフェノレート、またはジオクチルアミノフェノレートの中から選択される、方法。
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